Vì sao khí quyển có thể thất thoát dần ra không gian?
Khám phá mở rộng – Vật lý 10
Lực hấp dẫn giữ khí quanh hành tinh, nhưng các hạt vẫn chuyển động. Ở tầng rất cao, một phần hạt có đủ năng lượng và hướng đi phù hợp có thể thoát ra không gian. Bức xạ làm nóng khí và đặc điểm hành tinh ảnh hưởng quá trình này. Khí quyển không phải một lớp vỏ kín có nắp.
Không phải mọi phân tử chạy cùng tốc độ
Nhiệt độ phản ánh trạng thái chuyển động hỗn loạn của tập hợp hạt. Trong cùng một khí, có hạt chậm và hạt nhanh hơn mức điển hình. Khả năng mất khí liên quan cả phần đuôi nhanh của phân bố ấy, không chỉ một con số vận tốc trung bình.
Ở cùng nhiệt độ, các hạt nhẹ có vận tốc nhiệt điển hình lớn hơn hạt nặng. Vì vậy thành phần khí ảnh hưởng khả năng giữ lại; không thể chỉ hỏi hành tinh “nóng bao nhiêu” mà bỏ qua nó chứa loại khí gì.
Hấp dẫn đặt một ngưỡng năng lượng
Vận tốc thoát mô tả mức vận tốc tối thiểu trong mô hình phóng không được cấp thêm năng lượng và bỏ qua lực cản. Tại vị trí đang xét, hạt phải có đủ năng lượng để không quay về do hấp dẫn.
Với hành tinh, khối lượng và bán kính cùng quan trọng. Nói “hành tinh lớn hơn luôn giữ khí tốt hơn” là chưa đủ nếu không phân biệt lớn về kích thước hay khối lượng.
Tầng khí cao là nơi cần chú ý: hạt ít va chạm hơn có cơ hội đi xa. Không nên tưởng tượng một phân tử sát mặt đất cứ chạy nhanh là xuyên qua mọi lớp khí mà không trao đổi năng lượng.
Ánh sáng sao cũng tham gia
Tia tử ngoại và tia X có thể đưa năng lượng vào phần khí quyển phía trên. Điều đó làm thay đổi chuyển động và khả năng mất khí theo thời gian. Một hành tinh giữ khí là kết quả của nhiều điều kiện, không phải chỉ khoảng cách đến sao.
Ngoài thoát nhiệt còn có quá trình liên quan hạt tích điện, điện trường và tương tác với môi trường không gian. Khí cũng có thể được bổ sung từ bên trong hành tinh.
Hiểu lầm: có hấp dẫn là giữ được toàn bộ khí mãi mãi; hoặc có mất khí là khí quyển sẽ biến mất ngay. Cả hai bỏ qua tốc độ quá trình và nguồn bổ sung.
Ghi nhớ: khí quyển là sự cân bằng biến đổi giữa giữ lại, cung cấp năng lượng, thất thoát và bổ sung.
Đọc thêm
- Vì sao Sao Kim nóng hơn Sao Thủy dù xa Mặt Trời hơn?
- Gió Mặt Trời là gió không khí hay một dòng hạt tích điện?